1、傳感器原理及應用 答案第一章1、 電子信息專業的主要技術方向是什么？2、 人們是如何感知世界的？ （靠五感）3、 五官中，哪些在人們的生產生活中用到的最多？ （耳 目 口 手）4、 我們周圍都有哪些物理量呢？ 樓的高度 人的體重等5、 什么是傳感器？傳感器的組成及分類是怎樣的？傳感器是能感受規定的被測量并按照一定的規律將其轉換成可用輸出信號的器件或裝置。 傳感器由敏感元件，轉換元件和轉換電路組成。 傳感器主要有四種分類：根據傳感器工作原理分類，根據傳感器能量轉換情況分類，根據傳感器轉換原理分類和按照傳感器的使用分類。6、 什么是測量？ 測量是以確定量值為目的的一系列操作。 所以測量也就是將被測

2、量與同種性質的標準量進行比較, 確定被測量對標準量的倍數。7、 什么是等精度測量？什么是不等精度測量？用相同儀表與測量方法對同一被測量進行多次重復測量, 稱為等精度測量。 用不同精度的儀表或不同的測量方法, 或在環境條件相差很大時對同一被測量進行多次重復測量稱為非等精度測量。8、 開環、閉環測量系統有什么區別？開環測量系統開環測量系統全部信息變換只沿著一個方向進行；閉環測量系統-閉環測量系統有兩個通道, 一為正向通道, 二為反饋通道9、 測量誤差的表示方法有幾種？絕對誤差 相對誤差 引用誤差 基本誤差 附加誤差10、測量數據中誤差出現的規律有哪幾種？各有什么特點？系統誤差、隨機誤差和粗大誤差對

3、同一被測量進行多次重復測量時, 如果誤差按照一定的規律出現, 則把這種誤差稱為系統誤差。對同一被測量進行多次重復測量時, 絕對值和符號不可預知地隨機變化, 但就誤差的總體而言, 具有一定的統計規律性的誤差稱為隨機誤差。明顯偏離測量結果的誤差稱為粗大誤差, 又稱疏忽誤差。11、什么是“權”？在不等精度測量時, 對同一被測量進行m組測量, 得到m組測量列（進行多次測量的一組數據稱為一測量列）的測量結果及其誤差, 它們不能同等看待。 精度高的測量列具有較高的可靠性, 將這種可靠性的大小稱為“權”。12、傳感器輸入-輸出靜態特性的衡量指標都有哪些？ 線性度 靈敏度 靈敏度閾和分辨力 遲滯 重復性第二章

4、1、 水的三態點（三相點）的溫度是如何表示的？水的三相點，即液體、固體、氣體狀態的水同時存在的溫度，為273.16K。2、 攝氏溫度和華氏溫度的關系表達式？ C：攝氏溫度 F：華氏溫度 3、 接觸式測溫和非接觸式測溫各有什么特點？接觸式測溫方法是使溫度敏感元件和被測溫度對象相接觸, 當被測溫度與感溫元件達到熱平衡時, 溫度敏感元件與被測溫度對象的溫度相等。這類溫度傳感器具有結構簡單， 工作可靠，精度高，穩定性好，價格低廉等優點。非接觸式測溫方法是應用物體的熱輻射能量隨溫度的變化而變化的原理。非接觸式溫度傳感器理論上不存在熱接觸式溫度傳感器的測量滯后和在溫度范圍上的限制, 可測高溫、 腐蝕、 有

5、毒、 運動物體及固體、 液體表面的溫度, 不干擾被測溫度場, 但精度較低, 使用不太方便4、 雙金屬片用于控制溫度的工作原理是什么樣的？由膨脹系數不同的兩種金屬片牢固結合在一起而制成，一端固定，另一端為自由端。當溫度變化時，由于兩種材料的膨脹系數不同而使雙金屬片的曲率發生變化，自由端產生位移，經傳動放大機構帶動指針指示溫度值。5、 鉑熱電阻測溫的特性是什么？精度高，穩定性好，性能可靠，耐氧化性能很強6、 半導體熱敏電阻分哪幾類？各有什么特點？可分為負溫度系數NTC型熱敏電阻(NTC熱敏電阻是一種典型具有溫度敏感性的半導體電阻，它的電阻值隨著溫度的升高呈階躍性的減小)，正溫度系數PTC型熱敏電阻

6、(PTC熱敏電阻是一種典型具有溫度敏感性的半導體電阻，超過一定的溫度(居里溫度)時，它的電阻值隨著溫度的升高呈階躍性的增高)和臨界溫度CTR型熱敏電阻(具有負電阻突變特性，在某一溫度下，電阻值隨溫度的增加激劇減小，具有很大的負溫度系數。)三種。 7、 熱敏電阻用于控制三極管的通斷電路如何設計？在NPN型三極管基極和發射級之間接入熱敏電阻，通過控制基極電壓來控制三極管的斷通8、 什么是熱電效應？兩種不同材料的金屬絲兩端牢靠地接觸在一起，組成閉合回路，當兩個接觸點(稱為結點)溫度不相同時，回路中既產生電勢，并有電流流通，這種把熱能轉換成電能的現象稱為熱電效應。9、 什么是帕爾貼效應？什么是湯姆遜效

7、應？由N、P型材料組成一對熱電偶， 當熱電偶通入直流電流后，因直流電通入的方向不同， 將在電偶結點處產生吸熱和放熱現象，稱這種現象為珀爾帖效應。 對單一金屬導體，如果兩端的溫度不同，則兩端的自由電子就具有不同的動能。溫度高則動能大，動能大的自由電子就會向溫度低的一段擴散，這種現象稱為湯姆遜效應。10、熱電動勢由哪幾部分構成？ 接觸電勢和溫差電勢11、熱電偶回路總的熱電動勢的表達式的公式推導。12、中間導體定律的內容、證明及應用各是什么？ 定義：在熱電偶回路中，接入第三種導體C，只要這三種導體兩端溫度相同，則熱電偶所產生的熱電勢保持不變。 證明：應用：13、E、K、S、B型熱電偶各有什么樣的特點

8、？E：該熱電偶電動勢最大，靈敏度最高，可用于濕度較大的環境里，具有穩定性好，抗氧化性能高，價格便宜等優點。但不能在高溫下用于硫、還原性氣氛中。 K：線性度好，熱電勢較大，靈敏度較高，穩定性和復現性均好，抗氧化性強，價格便宜。能用于氧化性和惰性氣氛中。但不能在高溫下直接用于硫、還原性或還原、氧化交替的氣氛中，也不能用于真空中。 S：準確度高，穩定性好，測溫溫區和使用壽命長，物理化學性能良好，在高溫下抗氧化性能好，適用于氧化和惰性氣氛中。熱電率較小，靈敏度低，高溫下機械強度下降，對污染敏感，貴金屬材料昂貴 B準確度高，穩定性好，測溫溫區寬，使用壽命長等，適用于氧化性和惰性氣氛中，也可短期用于真空中

9、，但不適用于還原性氣氛或含有金屬或非金屬蒸汽中。但熱電率較小，靈敏度低，高溫下機械強度下降，抗污染能力差，貴金屬材料昂貴。14、補償導線的作用？將熱電偶延伸到溫度恒定的場所15、掌握熱電偶測溫差電路、串聯電路及并聯電路的應用。16、掌握維恩定律及斯特藩玻爾茲曼定律的應用計算。17、 紅外線在測量中的優點有哪些？18、 紅外熱像儀對人體疾病檢測的原理。19、 光纖傳感器分為哪幾種類型？各有什么特點？ 光纖傳感器可以分為兩大類: 一類是功能型（傳感型）傳感器; 另一類是非功能型（傳光型）傳感器。功能型傳感器是利用光纖本身的特性把光纖作為敏感元件, 被測量對光纖內傳輸的光進行調制, 使傳輸的光的強度

10、、相位、頻率或偏振態等特性發生變化, 再通過對被調制過的信號進行解調, 從而得出被測信號。 非功能型傳感器是利用其它敏感元件感受被測量的變化, 光纖僅作為信息的傳輸介質。20、 數值孔徑的意義。說明光纖集光本領的術語叫數值孔徑，數值孔徑反映纖芯接收光量的多少。其意義是: 無論光源發射功率有多大, 只有入射光處于2c的光錐內, 光纖才能導光。第三章1、 什么是金屬應變效應？什么是半導體壓阻效應？1）當金屬導體在外力作用下發生機械形變時，其電阻值將發生相應的變化，這種現象稱為金屬應變效應。2）對半導體施加應力時，其電阻率發生變化，這種半導體電阻率隨應力變化的關系成為半導體壓阻效應。2、 推導金屬應

11、變片靈敏度表達式。3、 應變片的溫度誤差是什么樣的？如何補償？由于測量現場環境溫度的改變而給測量帶來的附加誤差, 稱為應變片的溫度誤差。 產生應變片溫度誤差的主要因素有: 1) 電阻溫度系數的影響2) 試件材料和電阻絲材料的線膨脹系數的影響 電阻應變片的溫度補償方法通常有線路補償法和應變片自補償兩大類。電橋補償是最常用的且效果較好的線路補償法。4、 設計實現用四個應變片構成全橋電路測量懸臂梁所受應力。標明應變片在懸臂梁上的安裝位置。畫出全橋測量電路圖。輸出電壓與應變片阻值變化的關系式？5、 以改變極板間距為例，推導電容傳感器靈敏度的公式表達式。6、 掌握電容測量電路中的橋式電路及脈沖調寬電路的

12、分析方法。7、 什么是正壓電效應？什么是逆壓電效應？某些電介質物體在某方向受壓力或拉力作用產生形變時，表面會產生電荷。外力撤消后，又回到不帶電狀態。這種現象稱為（正）壓電效應。在片狀電材料的兩個電極面上，如果加以交流電壓，那么壓電片能產生機械振動，使壓電片在電極方向上有伸縮現象。壓電材料的這種現象稱為電致伸縮現象，因為這種效應與壓電效應相反，也叫做逆壓電效應。8、 以石英晶體為例，闡述壓電效應的微觀機制。9、 說明壓電陶瓷的正壓電效應的工作機理。 在陶瓷上施加外電場時, 電疇的極化方向發生轉動, 趨向于按外電場方向的排列, 從而使材料得到極化。外電場愈強, 就有更多的電疇更完全地轉向外電場方向

13、。 讓外電場強度大到使材料的極化達到飽和的程度, 即所有電疇極化方向都整齊地與外電場方向一致時, 外電場去掉后, 電疇的極化方向基本不變, 即剩余極化強度很大, 這時的材料才具有壓電特性。極化處理后陶瓷材料內部仍存在有很強的剩余極化, 當陶瓷材料受到外力作用時, 電疇的界限發生移動, 電疇發生偏轉, 從而引起剩余極化強度的變化, 因而在垂直于極化方向的平面上將出現極化電荷的變化。這種因受力而產生的由機械效應轉變為電效應, 將機械能轉變為電能的現象, 就是壓電陶瓷的正壓電效應。10、壓電傳感器測量電路中的前置放大器的作用及形式各是什么？其作用為: 一是把它的高輸出阻抗變換為低輸出阻抗; 二是放大

14、傳感器輸出的微弱信號。有兩種形式: 電壓放大器和電荷放大器。11、壓電傳感器能不能對靜態力信號進行測量？為什么？不能。因為靜態力信號是恒定的力，恒定的力沒有后續的能量補充。12、壓電傳感器能不能對緩慢變化的力信號進行測量？如何實現？不能。可以利用并聯接法進行測量。（并聯：輸出電荷大，時間常數大，宜用于測量緩慢變化的力信號，并且適用于以電荷作為輸出量的場合13、兩片壓電元件連接在一起，有哪兩種連接方式？其特點各是什么？第四章1、 推導在電容物位計中的電容和物位的關系表達式。2、 超聲波在典型介質（鋼、水、空氣）中的速度、聲音阻抗、波長（頻率40kHz）之間的計算關系。3、 超聲波的反射系數與聲音阻抗的關系表達式。4、 超聲波傳感器在測距、探傷等方面的應用。5、 什么是渦流？渦流產生的必要條件？金屬導體置于變化著的磁場中，導體內就會產生感應電流，這種電流像水中旋渦那樣在導體內轉圈，所以稱之為電渦流或渦流。 形成渦流必須具備下列兩個條件：存在交變磁場； 導電體處于交變磁場中。6、 分析高頻反射式渦流傳感器、低頻透射式渦流傳感器的工作原理。1）線圈中以正弦交變電流時，線圈